JP4536035B2 - 火力調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータによってガスバーナに供給されるガス量を増減する火力調節装置に関する。

モータで回転駆動されるカムと、このカムに対して所定の付勢力で当接されるロッド手段とを備え、点火時にカムの回転によってロッド手段がカムに押されて移動し、安全弁の弁体をロッド手段が強制的に開弁する安全弁開弁機構と、モータの回転位相に応じてバーナの火力を増減する火力調節機構とを備えた火力調節装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ただし、火力調節中にロッド手段が移動しないようにする必要があるが、上述の従来の火力調節装置は、モータの回転軸にカムを回転方向にあそびを設けることなく取り付けていたので、モータの回転範囲の内、安全弁開弁機構が作動する範囲と火力調節機構が作動する範囲を重ねて設定することができない。そのため、点火開始から火力調節開始までにモータを大きく回転させなければならず、点火開始から火力調節開始までに長時間を要するという不具合があった。

そこで、カムをモータの回転軸に取り付ける際に回転方向にあそびを設け、点火完了状態からモータを逆転させてもカムが逆転しないように構成した火力調節装置を特願２００５-３１１２号として提案した。
特開２００２−３２３２１８号公報（図４）

上記特許文献１記載の発明を改良すべくカムをモータの回転軸に取り付ける際に回転方向にあそびを設けた場合に、点火時にカムを回転させ、カムでロッド手段を押して行くと、カムの頂点位置でロッド手段を最も押すことになる。その頂点位置を通過すると、ロッド手段は付勢力によってカムに押接されたまま、元の位置に戻ろうとする。その際、カムの傾斜部分にロッド手段の端部が当接すると、ロッド手段に作用している付勢力の分力の一部はカムをさらに回転させる方向、すなわち点火開始位置から点火完了位置に向かう方向に作用する。

上記特許文献１に記載のようにカムがモータの回転軸にあそびを設けずに固定されていれば、このような分力が作用しても問題ないが、カムと回転軸との間にあそびが設けられていると、この分力によってモータの回転軸より先行してカムが回転される。モータの回転軸に先行してカムが回転すると、ロッド手段が急速に元の位置に戻ることになる。安全弁内には電磁石と可動鉄片とが内蔵されており、可動鉄片が電磁石に吸着されることにより安全弁は開弁状態に保持されるが、ロッド手段が急速に戻ると振動が発生し、可動鉄片が電磁石から外れて閉弁してしまうという不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、モータの回転軸とカムとの間にあそびを設けても点火時に安全弁が不測に閉弁することのない火力調節装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明による火力調節装置は、回転速度を増減することのできるモータで回転駆動されるカムと、このカムに対して所定の付勢力で当接されるロッド手段とを備え、点火時にカムの回転によってロッド手段がカムに押されて移動し、安全弁の弁体をロッド手段が強制的に開弁する安全弁開弁機構と、モータの回転位相に応じてバーナの火力を増減する火力調節機構とを備えた火力調節装置であって、点火完了状態からモータを少なくとも所定角度逆転させてもカムが逆転しないように、モータの回転軸とカムとの係合部分にあそびを設けたものにおいて、点火開始から点火完了までのモータの回転速度を火力調節時の回転速度より遅くなるように設定したことを特徴とする。

カムの頂点位置の通過速度が速いほどロッド手段の戻り速度が速くなり、また可動鉄片の電磁石に対する吸着が不完全になりやすい。カムの回転速度を遅くすると、安全弁内の可動鉄片を電磁石に確実に吸着させることができ、さらにロッド手段の戻り時の振動が軽減される。

なお、ステッピングモータの回転速度を遅くするには、入力されるパルス信号の周波数を下げればよい。ところが、パルス信号の周波数を下げると各パルス毎の通電時間が長くなり消費電力が増加する。消費電力が増加するとトルクが大きくなるものの、電源として電池を用いている場合には電池の消耗速度が増加する。そこで、パルス信号の各パルス毎の通電時間を延ばさずに、パルス信号に無パルス期間を挿入することによってステッピングモータの回転速度を低速化させることが望ましい。

本発明による他の火力調節装置は、モータで回転駆動されるカムと、このカムに対して所定の付勢力で当接されるロッド手段とを備え、点火時にカムの回転によってロッド手段がカムに押されて移動し、安全弁の弁体をロッド手段が強制的に開弁する安全弁開弁機構と、モータの回転位相に応じてバーナの火力を増減する火力調節機構とを備えた火力調節装置であって、点火完了状態からモータを少なくとも所定角度逆転させてもカムが逆転しないように、モータの回転軸とカムとの係合部分にあそびを設けたものにおいて、上記ロッド手段を安全弁の開弁方向に押し切った状態からロッド手段を戻す際に、一旦ロッド手段の戻り方向の移動速度を減速させる減速部をカムに形成したことを特徴とする。

本構成では、ロッド手段が戻ろうとする際に減速部でロッド手段が一旦停止するので、ロッド手段の戻り速度が減速され、大きな振動が発生しない。

以上の説明から明らかなように、第１の本発明は、点火時のカムの回転速度を低速にしたので、安全弁内の可動鉄片を電磁石に確実に吸着させることができ、かつ、ロッド手段の戻り時の振動を低減させるので、可動鉄片が電磁石から外れにくく、安全弁を開弁状態に保持することができる。

また第２の本発明は、ロッド手段の戻り時にロッド手段を一旦停止させるので、可動鉄片の電磁石への吸着状態を安定させ、安全弁を開弁状態に保持することができる。

図１を参照して、１は電池ケース１０にセットされる電池を電源として作動するビルトイン式のガスコンロであり、上面には大バーナ１１、中バーナ１２、および小バーナ１３の大きさの相違する３つのバーナが設けられている。またガスコンロ１の前面に開口部を有するグリル庫内にはグリルバーナ１４が取り付けられている。操作パネルには電源スイッチ１５が設けられており、この電源スイッチ１５を押操作するとガスコンロ１が作動状態になる。また、この操作パネルには各バーナに対応して４つの操作つまみ１６が設けられている。

この操作つまみ１６は点消火ボタンとしての機能と火力調節つまみとしての機能との２つの機能を備えている。通常時は操作つまみ１６は操作パネル内に埋没しているが、軽く押し込むと操作パネル面から突出する。この突出により点火操作が内部で行われバーナに点火される。バーナに点火されるとその後の火力調節は突出している操作つまみ１６を回動することにより行う。そして、調理が終了してバーナを消火する際には、火力がいずれの状態からでも操作つまみ１６を操作パネルに押し込む。すると、操作つまみ１６は消火スイッチとして機能して、対応するバーナが瞬時に消火される。

図２および図３を参照して、２は上記各バーナに供給されるガスの流量を調節する火力調節装置である。この火力調節装置２のケーシング２０には、上流側に電磁安全弁２１と、その下流側に位置して火力調節部２２とが内蔵されている。この電磁安全弁２１は、図４に示すように、内部に電磁石２１ｄを内蔵しており、コントローラＣから供給される開弁保持用の電力によって、弁体２１ａに連結された可動鉄片２１ｃを吸着して開弁状態を保持するものである。ただし、このタイプの電磁安全弁２１は、内蔵する電磁石２１ｄが発生する磁力が弱いので、閉弁状態にある弁体２１ａをバネ２１ｂの付勢力に抗して吸引して開弁することができない。そのため、開弁する際には弁体２１ａを強制的に押して開弁させ、可動鉄片２１ｃを電磁石２１ｄに押し付けて吸着させる必要がある。可動鉄片２１ｃが電磁石２１ｄに一旦吸着されると、弁体２１ａを強制的に開弁させていた外部からの強制力を取り除いても、電磁石２１ｄの磁力によって開弁状態を保持することができる。

各バーナの近傍には図外の熱電対が配設され、各熱電対はコントローラＣに接続されており、バーナが失火して熱電対からの熱起電力の電圧が所定の閾値より低下すると、コントローラＣは電磁安全弁２１に供給していた開弁保持用の電流を遮断する。すると、内蔵するバネ２１ｂの付勢力により弁体２１ａは自動的に閉弁状態に復帰する。

火力調節部２２にはステッピングモータ３が取り付けられている。このステッピングモータ３はコントローラＣから供給されるパルス信号によって回転するものであり、供給されるパルス信号の周波数に比例した回転速度で、パルス数に比例した回転角度だけ回転するように構成されている。そして、パルスの供給が停止すると出力軸３１は回転を停止し、その状態でセルフロックされる。なお、パルス信号は位相の相違する２つのパルス信号が供給されており、両パルス信号の位相のずれを反転することにより、出力軸３１の回転方向を正逆自在に切り替えることができる。

この出力軸３１には半固定抵抗型の位相センサ４が取り付けられている。また、出力軸３１と連動して回転する回転軸３２が設けられている。そして、この回転軸３２の先端には、駆動部材５が固定されている。この駆動部材５には上方に延びる１対の係合突起５１が形成されている。

この駆動部材５を囲うように円筒状のカム部材６が取り付けられている。このカム部材６は係合突起５１に係合して回転するもので、外周面にはカム６１が形成されている。そしてカム６１には、ロッド７に摺動自在に取り付けられたキャップ７１がバネ７２の付勢力で当接されている。カム部材６が回転し、キャップ７１を回転軸３２に対して直角方向に押すと、ロッド７はキャップ７１と共に押されて移動する。

ロッド７の先端方向には電磁安全弁２１の弁体２１ａが位置しており、ロッド７が押されて移動すると、このロッド７の先端が弁体２１ａを押して電磁安全弁２１を強制的に開弁させる。なお、キャップ７１とロッド７との間にはバネ７３が取り付けられており、そのため、ロッド７が弁体２１ａを押し切った状態からさらにキャップ７１が押されても、ロッド７がキャップ７１内に入り込んで、弁体２１ａに不当に大きな応力が作用することが防止される。

上記駆動部材５の上方には開閉板８が取り付けられており、この開閉板８はバネの付勢力により、上方のガス通路板９に当接している。上記係合突起５１は上方に延設されており、これら１対の係合突起５１が開閉板８に係合している。したがって、回転軸３２が回転すると駆動部材５を介して回転力が開閉板８に伝わり、開閉板８が回転する。

開閉板８には開弁穴８１が上下に貫通して設けられている。一方、ガス通路板９には複数個のガス通路穴９１が、同じく上下に貫通して設けられている。開閉板８が回転すると開弁穴８１がガス通路穴９１のいずれかに一致する。すると、その一致したガス通路穴９１を通ってガスが上方へと流れる。開閉板８を回転させると、開弁穴８１に一致するガス通路穴９１の数や大きさが変わるので、上方へ流れるガスの流量が増減する。

なお、ガス通路板９の上面にはゴム製のガスケット９２を介してオリフィス板９３が取り付けられており、特に中火から弱火に相当する流量のガスが流れる際に、ガス種に応じてガス量を調節している。したがって、ガス種が異なればこのオリフィス板９３のみを交換するだけでよい。

図５を参照して、図５の（ａ）に示す原点位置から出力軸３１が正回転すると、係合突起５１がカム部材６の肩部６ａを押すことによってカム部材６が回転する。カム６１がキャップ７１を押して電磁安全弁２１の弁体２１ａが開弁し出す。さらに出力軸３１が正転を続けると、カム６１がキャップ７１を押し切って電磁安全弁２１の電磁石２１ｄに可動鉄片２１ｃを押しつける。この状態が図５の（ｂ）に示す状態である。この状態に到達するまでに図示しない点火プラグが作動して、バーナとの間に火花放電を発生させている。出力軸３１がさらに正転すると、キャップ７１の先端はカム６１の頂点位置を過ぎ、傾斜部に当接する。すると、キャップ７１がカム６１を押す力の分力の一部がカム６１を正回転方向に押し、カム部材６の肩部６ａは係合突起５１から離れ、回転軸より先行して回動される。その後コントローラＣはバーナが点火したか否かを判断する。

点火が成功していれば、最小火力と最大火力とで挟まれた火力調節範囲内で係合突起５１は適宜往復移動して火力を調節する。その際、カム６１は図５(ｃ)に示す位置から戻らない。

調理が終了し消火され、あるいは調理途中で失火すると、コントローラは電磁安全弁２１を閉弁させる。そして、次回の点火に備えて、出力軸３１を正転させて原点位置まで復帰させる。

上述のように、図５（ｂ）に示す状態からステッピングモータ３を正回転させると、図５（ｃ）の状態までキャップ７１が急速に戻り、その際のショックなどで、可動鉄片２１ｃが電磁石２１ｄから外れるおそれがある。そこで、点火開始から点火完了までのステッピングモータ３の回転速度を、火力調節時の回転速度より遅くした。具体的には図６を参照して、火力調節時にステッピングモータ３に供給するパルス信号（ｂ）に対して周期的に無パルス領域ＮＳを挿入したパルス信号（ａ）を点火時に供給するようにした。なお、パルス信号の周波数を下げて回転速度を減速してもよいが、周波数を下げると各パルス毎の通電時間が長くなり、消費電力が増加する。そのため電池の寿命が短くなるという不具合が生じるが、図６（ａ）に示すパルス信号では消費電力が増加するという不具合は生じない。

ところで、キャップ７１が急速に戻ることが原因で可動鉄片２１ｃが電磁石２１ｄから外れるので、キャップ７１の戻りを途中で一旦停止させ、あるいは戻り速度を減速させてもよい。例えば、図７に示すように、カム６１の頂点位置から後方に減速部となる段部６１ａを設けてもよい。このように段部６１ａが形成されていると、キャップ７１はカム６１の頂点位置をすぎた後一旦段部６１ａに係合し停止し、あるいは減速した後、図５（ｃ）に示す状態に戻る。

このようにキャップ７１の戻り速度を減速する場合、カム部材６が押されて回る速度を遅くするようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、ケーシング２０とカム部材６との間に粘着性の高いグリスＧを塗布してもよい。このグリスＧはカム部材６がケーシング２０に対して低速で回転している状態ではほとんど抵抗にならないが、高速で回転すると急激に抵抗力が高まるものである。従って、通常の使用時には潤滑剤として機能するが、カム部材６が押されて高速で回転しようとした場合にはダンパとして作用してカム部材６の回転速度を減速させることができる。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

本発明の一実施の形態の構成を示す図 火力調節装置の内部構造を示す斜視図 火力調節装置の内部構造を示す正面断面図 安全弁の内部構造を示す図 点火時のカム６１の移動状態を示す図 パルス信号の詳細を示す図 カム６１の他の形態を示す図 粘性グリスの塗布位置を示す図

符号の説明

１ ガスコンロ
２ 火力調節装置
３ ステッピングモータ
４ 位相センサ
５ 駆動部材
６ カム部材
８ 開閉板
９ ガス通路板
２１ 電磁安全弁

Claims (3)

1. 回転速度を増減することのできるモータで回転駆動されるカムと、このカムに対して所定の付勢力で当接されるロッド手段とを備え、点火時にカムの回転によってロッド手段がカムに押されて移動し、安全弁の弁体をロッド手段が強制的に開弁する安全弁開弁機構と、モータの回転位相に応じてバーナの火力を増減する火力調節機構とを備えた火力調節装置であって、点火完了状態からモータを少なくとも所定角度逆転させてもカムが逆転しないように、モータの回転軸とカムとの係合部分にあそびを設けたものにおいて、点火開始から点火完了までのモータの回転速度を火力調節時の回転速度より遅くなるように設定したことを特徴とする火力調節装置。
2. 上記モータはステッピングモータであり、火力調節時にステッピングモータに入力されるパルス信号に無パルス期間を挿入した信号を、点火時にステッピングモータに入力することを特徴とする請求項１に記載の火力調節装置。
3. モータで回転駆動されるカムと、このカムに対して所定の付勢力で当接されるロッド手段とを備え、点火時にカムの回転によってロッド手段がカムに押されて移動し、安全弁の弁体をロッド手段が強制的に開弁する安全弁開弁機構と、モータの回転位相に応じてバーナの火力を増減する火力調節機構とを備えた火力調節装置であって、点火完了状態からモータを少なくとも所定角度逆転させてもカムが逆転しないように、モータの回転軸とカムとの係合部分にあそびを設けたものにおいて、上記ロッド手段を安全弁の開弁方向に押し切った状態からロッド手段を戻す際に、一旦ロッド手段の戻り方向の移動速度を減速させる減速部をカムに形成したことを特徴とする火力調節装置。

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